1、實(shí)驗(yàn)五工業(yè)用水總硬度測(cè)定,酸堿滴定法,配位滴定法 （絡(luò)合滴定法）,氧化還原滴定法,沉淀滴定法,滴定分析法,背景知識(shí) 1. 配位滴定分析的概念及基本原理； 2. EDTA； 3. 金屬指示劑的概念及其顯色原理； 4. 掩蔽劑的概念及其作用；,1.配位滴定分析的概念及原理 也稱絡(luò)合滴定分析，是一種以配位反應(yīng)為基礎(chǔ)的滴定分析方法。 配位滴定法廣泛應(yīng)用于金屬離子的測(cè)定。最常用的是以乙二胺四乙酸二鈉（EDTA）為滴定劑，滴定金屬離子的方法。,2.EDTA,乙二胺四乙酸二鈉鹽（C10H14N2Na2O82H2O ） 白色粉末，水溶性好，難溶于乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑 標(biāo)定EDTA的基準(zhǔn)物有Zn、ZnO、CaC

2、O3、Bi、Cu、MgSO47H2O等,EDTA配位反應(yīng)具有以下特點(diǎn)： EDTA能與大多數(shù)不同價(jià)態(tài)的金屬離子形成配位比為1:1的、溶于水（使滴定反應(yīng)能夠在水溶液中進(jìn)行）的穩(wěn)定配合物，并且容易找到合適指示劑。 與大多數(shù)金屬離子配位反應(yīng)速率快，反應(yīng)幾乎是一步形成，所以配位反應(yīng)很完全。 EDTA與金屬離子的配位能力與溶液酸度有關(guān)，控制溶液酸度可提高滴定的選擇性。 酸度高配合物不穩(wěn)定，酸度低易生成氫氧化物沉淀。,3.金屬指示劑及其顯色原理 是一種有機(jī)配位試劑，可與金屬離子生成有顏色的配合物。 EDTA In+M MIn + M MY + In A色 B色 由于金屬離子與指示劑形成的配合物穩(wěn)定性比金屬離

3、子與EDTA的配合物穩(wěn)定性差，因此，EDTA能從MIn中奪取M生成MY，而使In游離出來。 利用配位滴定終點(diǎn)前后，溶液中被測(cè)金屬離子濃度的突變?cè)斐傻闹甘緞﹥煞N存在形式（游離和配位）的轉(zhuǎn)變而引起的顏色不同，指示滴定終點(diǎn)。 穩(wěn)定性 CaY 2-MgY 2-MgIn -CaIn -,金屬指示劑應(yīng)具備如下條件： 1. 在滴定的pH范圍內(nèi)，它能與金屬離子形成與自身顏色有明顯差別的有色配合物。 2. 指示劑金屬離子配合物的穩(wěn)定性要適當(dāng)。 a不能太高。否則EDTA不能奪取MIn中的M，即使過了化學(xué)計(jì)量點(diǎn)也不變色，失去指示劑的作用。 b不能太低。否則未到終點(diǎn)時(shí)就游離出來，使滴定終點(diǎn)提前到達(dá)。 3. 指示劑與金

4、屬離子生成的配合物應(yīng)有易溶于水，配位反應(yīng)必須靈敏、迅速、有良好的可逆性。,4.掩蔽劑 利用絡(luò)合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)或沉淀反應(yīng)，消除干擾離子的試劑。 加入掩蔽劑來降低干擾離子的濃度，使之不能與EDTA配合。 1.絡(luò)合反應(yīng)。如使用硫氰化鉀檢驗(yàn)含F(xiàn)e3+的二價(jià)鈷離子溶液，應(yīng)用NaF作掩蔽劑。就是因?yàn)镕e3+與氟離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。 2.沉淀反應(yīng)。如檢驗(yàn)?zāi)畴x子時(shí)，利用硫酸鹽作為Ba2+的掩蔽劑，就是利用兩者結(jié)合生成沉淀以消除離子干擾。 3.氧化還原反應(yīng)。如檢驗(yàn)離子時(shí)，利用氨氣作為次氯酸根離子的掩蔽劑，就是利用兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)而消除次氯酸根離子的干擾。,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1.掌握水的硬度的表示方法； 2.學(xué)

5、習(xí)配位滴定法測(cè)定水中總硬度的原理和方法； 3.學(xué)會(huì)EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制、標(biāo)定和稀釋； 4.熟悉金屬指示劑變色原理及滴定終點(diǎn)的判斷；,學(xué)科名詞 硬水：含有較多可溶性鈣、鎂化合物的水。 硬水中含鹽量一般以硬度表示。硬度單位是度，1度相當(dāng)于每升水中含10mg的CaO。 硬度在8以上者通常稱為硬水，地下水（如井水、泉水）的含鹽量較多，屬于硬水。在硬水中，鈣鹽和鎂鹽以碳酸氫鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物和硝酸鹽的形式存在。 硬度又分為暫時(shí)性硬度和永久性硬度。由于水中含有碳酸氫鈣與碳酸氫鎂而形成的硬度，經(jīng)煮沸后可把硬度去掉，這種硬度稱為暫時(shí)性硬度。水中含硫酸鈣和硫酸鎂等鹽類物質(zhì)而形成的硬度，經(jīng)煮沸后不能去除

6、的硬度，稱為永久性硬度。 總硬度測(cè)定是滴定Ca、Mg總量，并以Ca計(jì)算（mg L-1）。,二、實(shí)驗(yàn)原理 測(cè)定水的總硬度一般采用EDTA滴定法。 在pH10的氨性緩沖溶液中，以鉻黑T為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。在化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前，Ca2+、Mg2+與絡(luò)黑T形成紫紅色配合物，當(dāng)用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，游離出指示劑，溶液呈現(xiàn)純藍(lán)色。 滴定時(shí)，F(xiàn)e3+、Al3+等干擾離子，可用三乙醇胺掩蔽；Cu2+、Pb2+、Zn2+等金屬離子可用KCN（氰化鉀）、Na2S掩蔽。,EDTA + Mg -EBT = EBT + Mg-EDTA,藍(lán)色 紫（酒）紅色,紫（酒）紅色 藍(lán)色,Mg 2+ + ED

7、TA = Mg-EDTA（無色） Ca 2+ + EDTA = Ca-EDTA（無色）,Mg 2+ + EBT = Mg-EBT,Ca-EBT/Mg-EBT,EDTA,Ca-EDTA/Mg-EDTA,+ EBT,鈣硬度的測(cè)定,鈣含量的測(cè)定(pH=12) 無色 藍(lán)色 酒紅色,Ca2+,+,NN,Ca-NN,EDTA,Ca-EDTA,+,NN,置換出的指示劑指示 終點(diǎn),無色,藍(lán)色,三、儀器與試劑 儀器：酸式滴定管(25ml)、燒杯（100ml）、吸量管（5、10ml）、 量筒（100ml）、錐形瓶（250ml），洗耳球 試劑：自來水樣、 EDTA (0.02 mol/L 待標(biāo)液)、CaCO3標(biāo)準(zhǔn)溶

8、液（0.02 mol/L ）、三乙醇胺（1：1）、氨性緩沖溶液 K-B 指示劑、鉻黑T指示劑（EBT ）,準(zhǔn)備工作 Ca 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 近似0.02mol/L EDTA溶液的配制,四、操作步驟 1.EDTA溶液濃度的標(biāo)定 用移液管移取10.00ml鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于250ml錐形瓶中，加10ml氨性緩沖溶液，用蒸餾水稀釋到100ml，滴加3滴K-B指示劑，搖勻，溶液顯示紫紅色，待用。 用EDTA待標(biāo)溶液滴定至鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液，溶液由紫紅色變?yōu)樗{(lán)綠色即為終點(diǎn)。記錄消耗的EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積。平行做三次。 計(jì)算EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度。 C(EDTA)= 10. 00C（CaCO3）/V (EDTA),

9、鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定EDTA溶液的數(shù)據(jù)記錄,2. 自來水總硬度的測(cè)定 取水樣100ml（量筒）于250ml錐形瓶中，加入5ml三乙醇胺溶液，5ml氨性緩沖溶液，及3滴鉻黑T指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至溶液由紫紅色變?yōu)榧兯{(lán)色，即為終點(diǎn)。平行測(cè)定三次。 計(jì)算水的總硬度，以mg/L表示分析結(jié)果。,EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定自來水硬度數(shù)據(jù)記錄,五、注意事項(xiàng) 1. 吸量管的規(guī)范使用； 2. 滴定臨近終點(diǎn)時(shí)應(yīng)慢滴多搖； 3. 注意觀察終點(diǎn)顏色變化； 4. 共存離子或干擾離子的掩蔽。,六、結(jié)果和分析,七、討論思考題 1.與酸堿滴定法相比，絡(luò)合滴定法的操作應(yīng)注意的問題？ 由于配位反應(yīng)速度慢于酸堿反應(yīng)，因此當(dāng)?shù)温潼c(diǎn)出現(xiàn)藍(lán)色，消失慢時(shí)，要1滴多攪，否則終點(diǎn)易過。,2.配位滴定中，為什么要加入緩沖溶液？ 因?yàn)镋DTA本身是有機(jī)酸，在與Mn+的配位反應(yīng)中有H+放出 ： H2Y2- + Mn+ = MYn-4 + 2H+ 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的酸度會(huì)增大，酸度的增加會(huì)影響已生成配合物的穩(wěn)定性，也不能滿足指示劑變色要求的最適宜酸度范圍，導(dǎo)致產(chǎn)生很大的誤差。因此，在測(cè)定中必須加入適量的緩沖溶液。,3. 用何種緩沖溶液？原因？ 實(shí)驗(yàn)是以NH3-NH4Cl為緩沖溶液。 原因：實(shí)驗(yàn)中所用的指示劑是鉻黑T， pH=6.3 pH=11.55 H2In- HI